## Studi Pengaruh Kelembapan dan Polutan pada Kinerja Isolator Arrester 20 kV
Naufal Hilmi Fauzan 1 , Sasongko Pramonohadi 2 , Muhammad Ariq Achnida Syam 3 , Rafi Ramadhana Ardiantara 4
1,2,3,4 Departemen Teknik Elektro dan Teknologi Informasi Fakultas Teknik Universitas Gadjah Mada, Yogyakarta 55281 INDONESIA (tel.: 0274-552305; fax: 0274-552305; email:
1 naufalhilmifauzan@ugm.ac.id, 2 sasongko@ugm.ac.id, 3 ariq.a.s@mail.ugm.ac.id, 4 rafi.ramadhana@mail.ugm.ac.id)
[Diterima: 2 Februari 2023, Revisi: 26 Mei 2023] Corresponding Author : Naufal Hilmi Fauzan
I NTISARI — Arrester merupakan sebuah perangkat yang berfungsi untuk melindungi peralatan dari kegagalan dielektrik yang disebabkan oleh impuls petir, switching surge , ataupun lonjakan tegangan yang melebihi kemampuan dielektrik suatu peralatan.  Pada  sebagian  besar arrester dipasang  alat  penghitung  kerja arrester ( event  counter) yang  berfungsi  untuk menghitung frekuensi arrester telah bekerja. Di kondisi lingkungan lembap dan polusi tinggi, pada bagian isolator sangat mudah terjadi surface discharge. Surface discharge merupakan discharge yang terjadi pada suatu daerah yang berhubungan langsung dengan permukaan dielektrik yang memiliki medan listrik berlebih, sehingga memicu terjadinya discharge . Surface discharge yang berlangsung secara terus-menerus dapat mengakibatkan flashover . Flashover yang mengenai bagian dari event counter dapat membuat event counter mengalami error sehingga tidak menunjukkan angka yang benar. Di samping itu, kinerja event counter akan terganggu. Untuk itu, perlu dilakukan pengujian isolator arrester dengan tiga skema, yaitu isolator kondisi bersih, isolator kondisi lembap, serta isolator dengan kondisi lembap dan berpolutan. Pada pengujian ini, digunakan polutan dengan nilai equivalent salt deposit density (ESDD) sebesar 4,69 mg/cm 2 dan nilai nonsoluble deposit density (NSDD)  sebesar  1,8841  mg/cm 2 .  Berdasarkan  hasil  pengujian,  diketahui  bahwa  terjadi  penurunan  kemampuan isolasi arrester dalam  menahan  tegangan  yang  diakibatkan  oleh  kelembapan  dan  polutan.  Kelembapan  memberikan penurunan breakdown  voltage (BDV)  sebesar  5,8  kV  setiap  kenaikan  kelembapan  5%,  sedangkan  polutan  memberikan penurunan BDV sebesar 59 kV ketika isolator diberi polutan.
KATA KUNCI — Arrester , Isolator, Tegangan Breakdown , Kelembapan, Polutan, NSDD, ESDD.

## I. PENDAHULUAN
Arrester merupakan  salah  satu  perangkat  proteksi  yang digunakan  pada  sistem  kelistrikan,  baik  pada  pembangkit, sistem  transmisi,  maupun  sistem  distribusi.  Berdasarkan standar Institute of Electrical and Electronics Engineers (IEEE) 487-2015, arrester berfungsi  untuk  melindungi  peralatan lainnya  dari  kegagalan  dielektrik  yang  disebabkan  oleh  petir atau  lonjakan  tegangan  ( overvoltage )  di  atas  kemampuan dielektrik  suatu  perangkat  [1]. Arrester melindungi  jaringan listrik  dari  lonjakan  tegangan  listrik  besar  dengan membelokkan  tegangan  tersebut  ke  tempat  yang  tepat  atau grounding . Arrester akan  mengalirkan  tegangan  berlebih  ke tanah  [2]. Arrester memberikan  jalur  bagi  tegangan  lebih  ke tanah  yang  memiliki  nilai  impedansi  lebih  rendah,  sehingga tidak  timbul  tegangan  lebih  pada  peralatan  [3].  Lonjakan tegangan dapat diakibatkan oleh faktor internal ataupun faktor eksternal.  Contoh  penyebab  lonjakan  tegangan  dari  faktor internal adalah switching surge , sedangkan salah satu penyebab lonjakan tegangan dari faktor eksternal adalah sambaran petir. Berdasarkan  Gambar  1,  terlihat  bahwa arrester dapat terbagi menjadi dua bagian, yakni bagian dalam dan bagian luar. Bagian  dalam  dari arrester terdiri  atas  bahan  semikonduktor yang merupakan gabungan antara aluminium dan ZnO. ZnO ini merupakan bahan semikonduktor yang dapat berubah menjadi konduktor  apabila  diberi  tegangan  yang  sesuai  dengan tegangan  kerjanya.  Lalu,  bagian  luar arrester merupakan bagian  isolator,  yang  terbuat  dari  keramik  ataupun  bahan polimer.
Bagian  isolator arrester merupakan  bagian  terluar  dari arrester dan  merupakan  bagian  yang  paling  terdampak  oleh kondisi lingkungan, seperti kelembaban, suhu, maupun polutan. Pada  umumnya,  untuk  melihat  kinerja arrester ,  dilakukan pemasangan alat penghitung kerja arrester ( event counter ) di bawah arrester agar  dapat  bekerja  secara  maksimal.  Akan
tetapi,  terkadang event  counter mengalami error dan  tidak menunjukkan angka yang tepat, sehingga pemantauan arrester menjadi tidak maksimal. Penyebab terjadinya error ini masih belum diketahui secara pasti.
Salah  satu  penyebab  terjadinya  lonjakan  tegangan  adalah sambaran  petir.  Bahkan,  pada  jaringan  distribusi  20  kV, lonjakan tegangan yang diakibatkan oleh sambaran petir, baik sambaran  petir  langsung  maupun  tidak  langsung,  dapat menyebabkan kegagalan jaringan [4], [5]. Nilai tegangan dari sambaran petir yang sangat besar tentu akan sangat berdampak pada  jaringan  jika  tidak  terdapat arrester . Arrester secara otomatis akan mengalirkan tegangan berlebih dari petir menuju tanah.  Namun,  nilai  tegangan  pada  saat  terjadi  lonjakan tegangan dapat menjadi sangat besar, yang dapat mengakibatkan  terjadinya  arus  bocor  (dalam  hal  ini surface discharge ) pada permukaan isolator dari arrester . Surface  discharge merupakan  arus  yang  mengalir  pada permukaan isolator ketika tegangan yang diterima oleh isolator melebih kapasitas [6]–[8], Selain tegangan, terdapat beberapa faktor lain yang memengaruhi kemungkinan terjadinya surface discharge ,  seperti  polutan,  suhu,  kelembapan,  butir-butir  air pada permukaan isolator, dan hujan. Hal ini dapat menurunkan nilai  resistansi  isolator  [7],  [9].  Nilai  resistansi  yang  berubah makin rendah mengakibatkan surface discharge mudah terjadi pada  bagian  isolator,  terlebih  jika  diberikan  tegangan  yang tinggi. Surface  discharge merupakan discharge yang  terjadi pada  suatu  daerah  yang  berhubungan  langsung  dengan permukaan  dielektrik  yang  memiliki  medan  listrik  berlebih, sehingga memicu terjadinya discharge [10]. Surface discharge yang  berlangsung  secara  terus-menerus  dapat  mengakibatkan flashover [11], [12].
Pada arrester sering dipasang event counter , yang berfungsi untuk  menghitung  frekuensi arrester bekerja.  Gambar  2 menunjukkan skema pemasangan arrester .
Fungsi  dari event  counter dapat  terganggu  apabila  terjadi flashover pada  bagian  luar  isolasi arrester akibat  kenaikan tegangan dan mengenai bagian event counter . Oleh karena itu, kualitas  bagian  isolasi arrester memiliki  peran  penting.  Pada bagian isolasi, creepage distance merupakan salah satu aspek yang  penting. Creepage  distance merupakan  jarak  minimum antara  dua  bagian  konduktif  pada  isolator  [13],  [14]. Permukaan  lain  yang  terdiri  atas  bahan  seperti  semen  atau noninsulator  tidak  termasuk  dalam  bagian creepage  distance [15].  Ukuran creepage  distance akan  memengaruhi  tahanan isolasi.  Makin  panjang creepage  distance membuat  kekuatan isolasi  makin  tinggi,  sehingga surface  discharge yang  terjadi juga makin kecil [16].
Pemakaian arrester secara  langsung  di  lapangan  lama- kelamaan akan menyebabkan munculnya polutan pada bagian isolasi arrester .  Saat  polutan  menyerap  kelembapan  udara tinggi,  elektrolit  dari  polutan  akan  larut,  sehingga meningkatkan konduktivitas dari permukaan isolator arrester . Peningkatan konduktivitas ini akan mengarah pada menurunnya  kekuatan  isolasi arrester dan  memunculkan kemungkinan flashover .  Banyaknya  polutan  dapat  diketahui dengan mengukur equivalent salt deposit density (ESDD) dan nonsoluble deposit density (NSDD) [17], [18].
ESDD  merupakan  salah  satu  metode  yang  populer  untuk menganalisis kondisi permukaan isolator  berdasarkan pengukuran konduktivitas [19]–[21]. ESDD merupakan jumlah natrium klorida (NaCl) terlarut demineralized water (akuades) yang  berasal  dari  kontaminan.  Untuk  melakukan  perhitungan ESDD, isolator yang mengandung polutan perlu dibilas dengan menggunakan  akuades.  Akuades  yang  digunakan  untuk membilas isolator ini kemudian diukur nilai konduktivitasnya menggunakan conductivity  meter .  Selanjutnya,  ESDD didapatkan  dengan  memasukkan  nilai  konduktivitas  pada  (1) dan  (2).  Nilai  ESDD  merepresentasikan  berat  NaCl  dibagi satuan  luas  permukaan  isolator,  yang  umumnya  dinyatakan dalam satuan mg/cm 2 [18].
𝑆𝑎 = (5,7𝜎 20 ) 1.03 (1)
𝐸𝑆𝐷𝐷  =  𝑆𝑎 𝑉 𝐴 (2)
dengan 𝜎 20 = konduktivitas pada suhu 20 ℃ (S/m) V = volume air destilasi (cm 3 ) A = area pengambilan polutan pada isolator (cm 3 ).
NSDD merupakan nilai residu tidak larut yang berada pada bagian permukaan isolator [20], [22]. NSDD dihitung dengan menggunakan  air  pembilas  isolator  yang  digunakan  pada pengukuran  ESDD.  Air  pembilas  kemudian  disaring menggunakan keras saring dan dikeringkan. NSDD dinyatakan dalam satuan mg/cm 2 .
𝑁𝑆𝐷𝐷  =  1.000 𝑊 𝑓 − 𝑊 𝑖
𝐴 = 1.000 𝑊 𝑝 𝐴 (3)
dengan W f = berat kertas filter yang mengandung polutan pada kondisi kering (g)
W i = berat kertas filter dalam kondisi bersih dan kering (g) A = area pengambilan polutan pada isolator (cm 3 ).
Untuk  mengetahui  kemungkinan  kerusakan  pada event counter akibat  terjadinya  lonjakan  tegangan,  perlu  dilakukan penelitian  pada arrester guna  melihat  kinerja arrester .  Salah satu bagian yang dapat diteliti adalah isolator. Pada penelitian ini,  akan  terlihat  besarnya  faktor  lingkungan  dalam memengaruhi kinerja dari isolasi arrester .

## II. BAHAN DAN METODE
Tujuan  utama  penelitian  ini  adalah  melihat  pengaruh kelembapan dan polutan terhadap kinerja isolator dari arrester . Pada bagian ini, dipaparkan berbagai bahan dan peralatan serta metode yang digunakan dalam penelitian.

## A. BAHAN DAN PERALATAN
Untuk dapat melakukan penelitian ini, ada beberapa bahan dan peralatan  pendukung  yang perlu  disiapkan,  yaitu  sebagai berikut.

## 1) ARRESTER
Arrester merupakan objek uji pada penelitian ini. Arrester yang  digunakan  adalah arrester 24  kV  dalam  kondisi  baru. Arrester ini  memiliki  isolator  berbahan  polimer  dan  bahan semikonduktor ZnO.

## 2) FLY ASH DAN GARAM
Bahan  polutan  yang  digunakan  adalah fly  ash dan  garam laut.  Kedua  jenis  polutan  ini  merupakan  jenis  polutan  yang biasa  ditemui  pada  isolator  yang  digunakan  pada  PLTU  di daerah pesisir pantai.

## 3)  AKUADES
Akuades  memiliki  banyak  peranan  dalam  penelitian  ini. Akuades  digunakan  sebagai  pelarut  polutan,  bahan  pembuat kabut,  dan  bahan  untuk  membersihkan  polutan.  Penggunaan akuades  ini  dimaksudkan  agar  tidak  terjadi  penambahan konduktivitas yang diakibatkan oleh adanya mineral pada air.

## 4)  PEMBERI POLUTAN
Alat  pemberi  polutan  ini  merupakan  salah  satu  peralatan pokok pada penelitian ini. Alat ini terdiri atas beberapa bagian, seperti spray gun , motor, dan pengatur kecepatan motor. Alat ini  akan  memberikan  polutan  yang  sudah  dibuat  sebelumnya pada bagian isolator arrester dengan cara menyemprotkannya secara  merata  pada  objek  uji.  Gambar  3  menunjukkan  alat pemberi polutan.
Gambar 1. Bagian-bagian arrester .
Gambar 2. Skema pemasangan arrester dan event counter .

## 5) CONDUCTIVITY METER
Conductivity  meter berfungsi  untuk  mengukur  nilai konduktivitas polutan yang terdapat pada bagian isolator  dari arrester . Nilai konduktivitas ini akan digunakan pada (1) dan (2) untuk mendapatkan nilai ESDD dari polutan.

## 6) HUMIDIFIER
Humidifier akan  menghasilkan  kabut  dari  akuades  yang berfungsi untuk meningkatkan kelembapan.

## 7) CHAMBER
Pengujian ini sangat bergantung pada kondisi lingkungan, khususnya  kelembapan.  Untuk  dapat  membuat  kelembapan bertahan  pada  nilai  tertentu,  diperlukan chamber yang berfungsi  untuk  mengisolasi  kelembapan  bagian  dalam chamber dari  kelembapan  di  lingkungan  luar. Chamber ini memiliki dimensi 250 cm × 250 cm × 270 cm dan akan menjadi tempat pengujian arrester . Gambar 4 memperlihatkan chamber yang digunakan.

## 8)  SENSOR KELEMBAPAN
Di  dalam chamber dipasangkan  sensor  kelembapan  yang terhubung  dengan humidifier ,  sehingga  kelembapan  di  dalam chamber dapat disesuaikan dengan kebutuhan.

## B. METODE PENGUJIAN KARAKTERISTIK ARRESTER
Terdapat berbagai penyebab terjadinya surface discharge , di antaranya adalah kelembapan dan polutan yang menyelimuti permukaan isolator dari arrester . Pada penelitian ini, terlebih dahulu  dilakukan  pengujian  karakteristik  dari arrester . Pengujian  karakteristik arrester ini  terdiri  atas  dua  buah pengujian sebagai berikut.

## 1)  PENGUJIAN TEGANGAN POTONG ARRESTER
Skema  pengujian  pertama  adalah  pengujian arrester menggunakan  tegangan  impuls.  Tegangan  impuls  digunakan untuk merepresentasikan tegangan sambaran petir. Pada skema pengujian  ini,  dapat  dilihat  karakteristik  tegangan  kerja arrester saat dikenai tegangan impuls.
2)  PENGUJIAN ARUS BOCOR ARRESTER
Skema pengujian kedua adalah pengukuran  besarnya arus bocor yang melewati isolasi arrester . Pada skema pengujian ini, dapat dilihat arus bocor terjadi pada isolasi arrester atau tidak.

## C. METODE PENGUJIAN PENGARUH LINGKUNGAN
Setelah  pengujian  karakteristik arrester dilakukan, pengujian  untuk  melihat  pengaruh  kelembapan  dan  polutan dapat dilakukan. Pengujian ini terdiri atas tiga skema sebagai berikut.

## 1)  PENGUJIAN ARRESTER DENGAN KONDISI BERSIH
Skema  pengujian  pertama  adalah  pengujian arrester dengan kondisi isolator dari arrester dalam keadaan bersih dan baik.  Pada  skema  pengujian  ini,  dapat  dilihat  kinerja maksimum isolator pada arrester ketika diberi tegangan.

## 2)  PENGUJIAN ARRESTER DENGAN TINGKAT KELEMBAPAN TINGGI
Skema  pengujian  kedua  adalah  pengujian arrester pada kondisi  kelembapan  tinggi.  Pada  skema  ini,  kelembapan lingkungan  diatur  dengan  nilai  80%,  85%,  dan  90%.  Pada kelembapan  tinggi,  besar  kemungkinan  permukaan  isolator arrester akan  tertutup  oleh  air,  sehingga  menurunkan kemampuan  isolator  dalam  menahan  tegangan.  Pada  skema pengujian  ini,  dapat  dilihat  besarnya  pengaruh  kelembapan terhadap  penurunan  kemampuan  isolator arrester dalam menahan tegangan.

## 3)  PENGUJIAN ARRESTER DENGAN TINGKAT KELEMBAPAN TINGGI DAN POLUTAN
Skema  pengujian  ketiga  adalah  pengujian arrester ,  yang sebelumnya  telah  diberi  polutan,  pada  kondisi  kelembapan tinggi. Sama seperti skema kedua, pada skema ketiga ini nilai kelembapan  diatur  sebesar  80%,  85%,  dan  90%.  Sebelum dilakukan pengujian, arrester diberi polutan yang merupakan campuran  dari fly  ash dan  garam  laut.  Pada  skema  ini, permukaan  isolator  dari arrester tidak  hanya  terselimuti  oleh polutan,  tetapi  terselimuti  pula  oleh  butiran  air,  sehingga kemampuan isolator dalam menahan tegangan akan menurun. Hal ini dapat menyebabkan terjadinya surface discharge .

## D. METODE PENGUKURAN JUMLAH POLUTAN
Jumlah  polutan  yang  terdapat  pada  permukaan  isolator dapat  ditentukan  dengan  mengukur  ESDD  dan  NSDD  [17], [18]. Pengukuran ESDD dan NSDD untuk merepresentasikan tingkat keparahan polutan juga telah digunakan pada penelitian sebelumnya [23]–[25]. Adapun langkah pengujian ESDD dan NSDD dijelaskan sebagai berikut [13].

## 1)  PENGUJIAN ESDD
Pengujian  ESDD  diawali  dengan  melakukan  pencucian arrester menggunakan  100  ml  sampai  300  ml  akuades. Pencucian  dilakukan  secara  perlahan  untuk  meminimalkan tidak  tertampungnya  polutan.  Setelah arrester bersih  dari polutan,  cairan  akuades  dipindahkan  pada  gelas  ukur  dan dilakukan pengujian konduktivitas menggunakan conductivity meter .  Berdasarkan  hasil  pengujian  konduktivitas  ini,  ESDD dapat dihitung menggunakan (1) dan (2).

## 2)  PENGUJIAN NSDD
Pengujian  NSDD  dilakukan  untuk  mengetahui  jumlah polutan  yang  tidak  larut.  Untuk  mendapatkan  nilai  NSDD, dilakukan penyaringan larutan pengujian menggunakan kertas saring.  Sebelum  dilakukan  penyaringan,  kertas  saring ditimbang terlebih dahulu untuk mengetahui beratnya. Setelah proses  penyaringan  selesai,  kertas  saring  dan  polutan  yang tersaring  kemudian  dimasukkan  ke  dalam  oven  untuk menghilangkan  kadar  air.  Selanjutnya,  kertas  saring  dan polutan ditimbang untuk mengetahui berat akhir kertas beserta polutan. Berat polutan dihitung menggunakan (4).
Gambar 3. Alat pemberi polutan.
Gambar 4. Chamber pengujian.
𝑊 𝑝 = 𝑊 𝑓 −  𝑊 𝑖 (4)
dengan 𝑊 𝑝 = berat polutan 𝑊 𝑓 = berat kertas filter yang mengandung polutan pada kondisi kering (g)
𝑊 𝑖 = berat kertas filter dalam kondisi bersih dan kering (g).

## III. HASIL DAN PEMBAHASAN

## A. PENGUJIAN TEGANGAN POTONG ARRESTER
Pengujian  yang  pertama  kali  dilakukan  adalah  pengujian karakteristik arrester ,  yaitu  pengujian  tegangan  potong arrester .  Dengan  pengujian  ini,  kinerja arrester dalam memotong  tegangan  impuls  dapat  terlihat.  Untuk  melakukan pengujian  ini, arrester dihubungkan  dengan  pembangkit impuls.  Pembangkit  impuls  akan  mengeluarkan  tegangan impuls sebagaimana disajikan pada Tabel I. Tegangan ini jauh lebih besar daripada tegangan kerja arrester , yakni sebesar 24 kV.
Dari  pengujian  ini,  akan  tampak  nilai  tegangan  ketika arrester memotong tegangan impuls yang diberikan. Gambar 5 menunjukkan  grafik  tegangan  impuls  yang  dihasilkan  oleh generator  impuls  dan  tegangan  impuls  setelah  terpotong  oleh arrester .
Berdasarkan Gambar 5, terlihat bahwa grafik impuls telah terpotong.  Penurunan  tegangan  terjadi  karena  tegangan mengalir melalui arrester dan disalurkan ke ground . Pengujian ini  dilakukan  sebanyak  sepuluh  kali  untuk  melihat  secara akurat nilai tegangan potong dari arrester yang diujikan. Pada pengukuran,  terdapat  faktor  pengali  sebesar  28,1  kV  untuk setiap  1  V  pengukuran.  Hal  ini  terjadi  karena  terdapat rangkaian  pembagi  tegangan  pada  rangkaian  pengukuran. Tabel II merupakan data tegangan potong dari arrester .
Berdasarkan data pada Tabel II, dapat terlihat bahwa nilai rata-rata  tegangan  potong  dari arrester pada  saat  diberi tegangan impuls adalah 46,73 kV. Nilai ini menjadi tegangan maksimum acuan dari bagian isolasi pada arrester .

## B. PENGUJIAN ARUS BOCOR ARRESTER
Pengujian  kedua  yang  dilakukan  adalah  pengujian  arus bocor arrester .  Arus  bocor  yang  diukur  adalah  arus  yang mengalir  menuju ground pada  saat arrester sedang  bersifat sebagai isolator. Untuk mengukur arus bocor, digunakan sensor yang  dipasang  pada  saluran grounding arrester .  Sensor  yang terpasang  akan  mendeteksi  besar  arus  yang  mengalir  menuju ground .  Gambar 6 menunjukkan hasil pengujian arus bocor. Nilai  arus  bocor  pada arrester makin  meningkat  seiring dengan kenaikan tegangan. Berdasarkan Gambar 6, nilai arus bocor mulai meningkat secara signifikan pada tegangan 27 kV dan  nilai  arus  bocor  terakhir  yang  dapat  diukur  adalah  pada tegangan  32  kV.  Hal  ini  menyatakan  bahwa  untuk  dapat mengubah  bahan  ZnO  yang  terdapat  pada  bagian  dalam arrester menjadi bersifat konduktif, diperlukan tegangan lebih besar  dari  32  kV.  Pada  tegangan  lebih  dari  32  kV, arrester sudah bersifat konduktif, sehingga dapat mengalirkan tegangan menuju ground .
C. PENGUJIAN KEKUATAN ISOLATOR KONDISI BERSIH
Pengujian surface  discharge yang  pertama  adalah pengujian pada arrester dengan kondisi isolasi bersih dan pada kondisi ruangan ( T = 25 ℃ dan RH = 45-65%). Pengukuran ini dimaksudkan untuk melihat kemampuan maksimal dari isolasi arrester yang diujikan. Pengujian ini dilakukan menggunakan bantuan dua buah elektrode tambahan. Elektrode ini berfungsi sebagai  sumber  tegangan  dan ground .  Dengan  adanya elektrode  ini,  akan  terjadi surface  discharge di  antara  kedua elektrode  ketika  nilai  beda  tegangan  dari  kedua elektrode tersebut sudah melebihi kekuatan isolasi dari arrester . Gambar 7  menunjukkan  penambahan  elektrode  pada  bagian  isolasi arrester .
Pada  isolator arrester ini  terdapat  18  buah  sirip,  dengan komposisi sembilan sirip besar dan sembilan sirip kecil. Jarak antara kedua elektrode adalah sejauh tiga buah sirip. Terdapat dua  variasi  jarak  antar  elektrode  yang  digunakan.  Variasi  1 adalah kedua  elektrode  terpisahkan oleh  dua  buah  sirip besar dan satu sirip kecil, sedangkan variasi 2 adalah kedua elektrode terpisahkan oleh dua buah sirip kecil dan satu buah sirip besar. Metode ini digunakan untuk melihat nilai kekuatan isolasi sirip
Gambar 5. Grafik tegangan impuls.
T ABEL I
T EGANGAN K ELUARAN G ENERATOR I MPULS No Tegangan (kV) No Tegangan (kV) 1 69,97 6 67,72 2 67,16 7 66,88 3 69,13 8 66,88 4 69,13 9 68,56 5 69,97 10 68,56
Rata-rata
68,40 kV
Gambar 6. Grafik arus bocor arrester . T ABEL II T EGANGAN P OTONG A RRESTER
No Tegangan Potong (kV) No Tegangan Potong (kV) 1 47,49 6 47,49 2 47,49 7 46,08 3 46,65 8 46,08 4 46,65 9 45,52 5 47,49 10 46,37 Rata-rata 46,73 kV
besar  maupun  sirip  kecil.  Ketiga  buah  sirip  yang  digunakan merepresentasikan  nilai  kekuatan  isolasi  pada  sirip-sirip lainnya yang ada pada isolasi arrester . Pengujian  dilakukan  sebanyak  sepuluh  kali. Arrester ditempatkan di dalam chamber yang memiliki suhu 25 ℃ dan kelembapan 60%. Hasil pengujian diperlihatkan pada Gambar 8.
Berdasarkan Gambar 8, terlihat bahwa pada variasi 1, nilai tegangan  breakdown  ( breakdown  voltage ,  BDV)  cenderung fluktuatif jika dibandingkan dengan  variasi  2.  Pada  variasi 1, nilai maksimum BDV adalah 229,83 kV dan nilai minimumnya sebesar  205,23  kV.  Sementara  itu,  pada  variasi  2,  nilai  BDV cenderung stabil, dengan nilai maksimum 220,88 kV dan nilai minimum  207,70  kV.  Berdasarkan  20  data  yang  didapatkan pada kedua variasi tersebut, diperoleh nilai BDV rata-rata dari isolasi arrester dengan kondisi bersih yang diuji pada kondisi ruangan sebesar 217,66 kV.  Nilai BDV pada kondisi bersih ini dijadikan sebagai kemampuan maksimum acuan isolator dalam menahan tegangan.

## D. PENGUJIAN KEKUATAN ISOLATOR KONDISI BERSIH DAN LEMBAP
Pengujian surface discharge yang kedua adalah pengujian pada kondisi isolasi bersih dengan faktor lingkungan lembap. Pengujian  ini  dimaksudkan  untuk  melihat  pengaruh  dari kelembapan  lingkungan  terhadap  kemampuan  isolator  dalam menahan tegangan. Pada pengujian ini, nilai kelembapan pada chamber diubah-ubah dengan variasi kelembapan 80%, 85%, dan 90%. Kelembapan ini diatur menggunakan humidifier yang telah diisi akuades. Pada pengujian ini, ditinjau pengaruh dari kelembapan ekstrem terhadap pengurangan kemampuan isolasi dalam menahan tegangan.
Seperti  pada  pengujian  sebelumnya,  dalam  pengujian  ini digunakan  dua  buah  elektrode  bantu.  Jarak  antar  elektrode sama seperti pada pengujian sebelumnya. Pengujian dilakukan sebanyak  sepuluh  kali.  Sebelum  pengujian  dilakukan, kelembapan chamber diatur  dan chamber didiamkan  terlebih dahulu  beberapa  saat  untuk  memastikan  bahwa  kelembapan dalam chamber telah  merata.  Gambar  9  sampai  Gambar  11
memperlihatkan  hasil  pengujian surface  discharge pada kondisi lembap.
Berdasarkan Gambar 9 sampai Gambar 11, terlihat bahwa terdapat perbedaan nilai BDV pada setiap kondisi kelembapan. Terjadi penurunan nilai BDV, meskipun tidak signifikan. Hal ini  juga  terlihat  dari  nilai  rata-rata  BDV  pada  setiap  tingkat kelembapan. Pada kelembapan 80%, nilai BDV sebesar 212,4 kV; pada kelembapan 85%, nilai BDV sebesar 207,3 kV, dan pada  kelembapan  90%,  nilai  BDV  adalah  200,8  kV.  Jika dibandingkan dengan nilai BDV pada pengujian arrester dalam kondisi  bersih  dan  pada  kondisi  ruangan,  terlihat  adanya penurunan  BDV  seiring  dengan  peningkatan  kelembapan  di dalam chamber .  Kondisi  ini  sesuai  dengan  penelitian sebelumnya [26].

## E. PENGUJIAN ESDD DAN NSDD
Pengukuran ESDD dan NSDD dimaksudkan untuk melihat jumlah  polutan  yang  terdapat  pada  bagian  isolator.  Untuk mendapatkan  nilai  ESDD,  dilakukan  pengujian  konduktivitas sebanyak sepuluh kali dengan hasil seperti pada Gambar 12.
Gambar 7. Pemasangan elektrode tambahan.
Gambar 8. Grafik BDV pada keadaan bersih.
Gambar 9. Grafik BDV pada kelembapan 80%.
Gambar 10. Grafik BDV pada kelembapan 85%.
Gambar 11. Grafik BDV pada kelembapan 90%.
Berdasarkan data pengukuran konduktivitas pada  Gambar 12,  setelah  dilakukan  perhitungan  menggunakan  (1)  dan  (2), diperoleh  nilai  rata-rata  ESDD  sebesar  4,69  mg/cm 2 pada isolasi  dari arrester .  Jumlah  tersebut  tentunya  sangat  besar, sehingga dapat mengakibatkan penurunan yang besar juga pada nilai BDV. Selain itu, pada perhitungan NSDD, jumlah polutan yang  terdapat  pada  bagian  isolator  sebanyak  4,25  g.  Dengan menggunakan  (3),  diperoleh  nilai  NSDD  sebesar  1,8841 mg/cm 2 .

## F. PENGUJIAN KEKUATAN ISOLATOR KONDISI KOTOR DAN LEMBAP
Pengujian  yang  ketiga  adalah  pengujian  pada  kondisi isolasi  kotor  dengan  lingkungan  lembap.  Pada  pengujian  ini, kelembapan  pada chamber diubah-ubah,  dengan  variasi  nilai yaitu 80%, 85%, dan 90%. Polutan yang diberikan pada bagian permukaan isolasi arrester berupa campuran garam dengan fly ash . Kelembapan diatur dengan menggunakan humidifier yang telah  diisi  akuades.  Pada  pengujian  ini,  ditinjau  pengaruh kelembapan  dan  polutan  terhadap  pengurangan  kemampuan isolasi dalam menahan tegangan.
Seperti  pada  pengujian  sebelumnya,  dalam  pengujian  ini digunakan  dua  elektrode  bantu.  Jarak  antar  elektrode  sama seperti  pada  pengujian  sebelumnya.  Pengujian  dilakukan sebanyak  sepuluh  kali.  Sebelum  pengujian  dilakukan, kelembapan chamber diatur  dan chamber didiamkan  terlebih dahulu  beberapa  saat  untuk  memastikan  bahwa  kelembapan dalam chamber telah  merata.  Gambar  13  sampai  dengan Gambar 15 merupakan hasil pengujian surface discharge pada kondisi lembap dan kondisi isolasi kotor.
Berdasarkan  pengujian  ESDD  dan  NSDD,  besar  polutan yang terkandung pada arrester saat dilakukannya pengujian ini termasuk dalam kondisi berat, dengan nilai ESDD sebesar 4,69 mg/cm 2 dan NSDD sebesar 1,8841 mg/cm 2 .
Dari Gambar 13 sampai Gambar 15, terlihat bahwa terdapat perbedaan  nilai  BDV  pada  setiap  variasi  kelembapan.  Nilai BDV menurun seiring dengan kenaikan kelembapan udara di dalam chamber .  Hal  ini  juga  terlihat  dari  hasil  nilai  rata-rata BDV pada setiap tingkat kelembapan. Pada kelembapan 80%, nilai BDV sebesar 155,2 kV; pada kelembapan 85%, nilai BDV sebesar  147,5  kV;  dan  pada  kelembapan  90%,  nilai  BDV adalah sebesar 140,1 kV. Jika dibandingkan dengan nilai BDV pada  pengujian arrester dalam  kondisi  bersih  dan  lembap, terlihat  perbedaan  nilai  BDV  yang  sangat  signifikan.  Selisih nilai BDV pada pengujian ini, dibandingkan dengan pengujian sebelumnya,  adalah  sebagai  berikut.  Pada  kelembapan  80%, nilai BDV berkurang sebesar 56,7 kV; pada kelembapan 85%, nilai  BDV  berkurang sebesar  59,8  kV;  dan pada  kelembapan 90%, nilai BDV berkurang sebesar 60,7 kV. Dari selisih nilai tersebut, terlihat bahwa makin besar kelembapan, makin besar penurunan nilai BDV. Hal ini terjadi karena pada kelembapan yang  tinggi,  elektrolit  dari  polutan  akan  larut,  sehingga  nilai konduktivitas  meningkat.  Hal  ini  sesuai  dengan  penelitian sebelumnya [26], [27].

## IV. KESIMPULAN
Berdasarkan  hasil  pengujian  yang  telah  dilakukan,  dapat disimpulkan  bahwa  terjadi  penurunan  kemampuan  isolator dalam  menahan  tegangan.  Penurunan  kemampuan  ini diakibatkan  oleh  faktor  kelembapan  dan  faktor  polutan  yang membuat nilai konduktivitas isolator meningkat. Berdasarkan data, penurunan kemampuan isolator terbesar diakibatkan oleh polutan,  yang  dapat  menurunkan  nilai  BDV  sebesar  59  kV. Penurunan  tersebut  terjadi  ketika  isolator  diberi  pengotor dengan  nilai  ESDD  sebesar  4,69  mg/cm 2 dan  NSDD  sebesar 1,8841 mg/cm 2 . Sementara itu, kelembapan menurunkan nilai BDV sebesar 5,8 kV seiring kenaikan kelembapan sebesar 5%.
Gambar 12. Data konduktivitas.
Gambar 13. Grafik BDV pada kondisi kotor dan kelembapan 80%.
Gambar 14. Grafik BDV pada kondisi kotor dan kelembapan 85%.
Gambar 15. Grafik BDV pada kondisi kotor dan kelembapan 90%.

## KONFLIK KEPENTINGAN
Penulis  menyatakan  bahwa  penelitian  ini  dikerjakan  dan ditulis dengan tidak terdapat konflik kepentingan.

## KONTRIBUSI PENULIS
Konseptualisasi,  Naufal  Hilmi  Fauzan  dan  Sasongko Pramonohadi; metodologi, Naufal Hilmi Fauzan dan Sasongko Pramonohadi;  analisis  formal,  Naufal  Hilmi  Fauzan; investigasi,  Sasongko  Pramonohadi;  sumber  daya,  Naufal Hilmi  Fauzan;  kurasi  data,  Muhammad  Ariq  Achnida  Syam; penulisan—penyusunan  draf  asli,  Naufal  Hilmi  Fauzan; penulisan—peninjauan  dan  penyuntingan,  Naufal  Hilmi Fauzan  dan  Sasongko  Pramonohadi;  visualisasi,  Rafi Ramadhana Ardiantara; pengawasan, Sasongko Pramonohadi; administrasi proyek, Naufal Hilmi Fauzan; akuisisi pendanaan, Naufal Hilmi Fauzan.

## UCAPAN TERIMA KASIH
Terima  kasih  disampaikan  kepada  Direktorat  Penelitian Universitas  Gadjah  Mada  yang  telah  mendukung  kegiatan penelitian ini, rekan sejawat di Departemen Teknik Elektro dan Teknologi  Informasi  Universitas  Gadjah  Mada,  Laboran Laboratorium Teknik Tegangan Tinggi yang sudah mendukung secara  penuh,  dan  kepada  seluruh  tim  yang  telah  membantu dalam penelitian ini.

## REFERENSI
[1] IEEE  Standard  for  the  Electrical  Protection  of  Communications Facilities Serving Electric Supply Locations -- General Considerations , IEEE  Std  487,  IEEE  Standard  Association,  New  York,  AS,  2015,  doi: 10.1109/IEEESTD.2015.7172981.
[2] S.  Das,  R.  Ghosh,  S.  Dalai,  dan  B.  Chatterjee,  “Study  on  the  Effect  of Moisture  Ingression  into  Metal  Oxide  Surge  Arrester  Using  Leakage Current Analysis,” 2017 3rd Int. Conf. Condition  Assess.  Techn. Elect.
Syst. (CATCON) , 2017, hal. 330–334,
doi:
10.1109/CATCON.2017.8280239.
[3] D.E.  Yunida,  “Tegangan  Residu  Keping  Arester  sebagai  Fungsi  dari Cacah Keping Arester,” J. Nas. Tek. Elekt., Teknol. Inf. , Vol. 3, No. 3, hal. 231-235, Agu. 2014, doi: 10.22146/jnteti.v3i3.93.
[4] E.  Perdana,  S.  Hidayat,  dan  R.  Zoro,  “Lightning  Protection  System  on Overhead Distribution Line Using Multi Chamber Arrester,” 2nd IEEE Conf. Power Eng., Renew. Energy (ICPERE) 2014 , 2014, hal. 70–74, doi: 10.1109/ICPERE.2014.7067246.
[5] X. Xie, X. Tao, S. Pang, dan Y. Chen, “Lightning Overvoltage Simulation Research of Typical 35kV Overhead Lines,” 2021 IEEE Int. Conf. Adv. Elect.  Eng.,  Comput.  Appl.  (AEECA) ,  2021,  hal.  191–196,  doi: 10.1109/AEECA52519.2021.9574417.
[6] J.P.  Holtzhausen  (1992)  “High  Voltage  Insulators,”  [Online], http://www.idconline.com/technical_references/pdfs/electrical_engineer ing/highvoltage.pdf, tanggal akses: 22-Nov-2022 .
[7] D.G. Crosby , Environmental Toxicology and Chemistry . New York, AS: Oxford University Press, Inc., 1998.
[8] X. Ma, Y. Meng, Y. Du,  dan K. Wu, “Investigation of Surface Charge Distribution  and  Its  Influence  on  Characteristics  of  Dielectric  Barrier Discharge,” 2018 12th Int. Conf. Prop., Appl. Dielectr. Mater. (ICPADM) , 2018, hal. 1065–1069, doi: 10.1109/ICPADM.2018.8401228.
[9] Z. Zhijin dkk., “Characterization of Silicone Rubber Degradation under Salt-Fog Environment with AC Test Voltage,” IEEE Access , Vol. 7, hal. 66714–66724, Mei 2019, doi: 10.1109/ACCESS.2019.2917700.
[10] E.  Kuffel,  W.S.  Zaengl,  dan  J.  Kuffel, High  Voltage  Engineering: Fundamentals , 2nd ed. Oxford, Inggris: Butterworth-Heinemann: 2000.
[11] L. Fan, Y. Rui, Y. Wang, dan Y. Yin, “The Study of Surface Flashover Affected  by  Corona  Discharging  via  Non-invasive  Surface  Potential
Measurement,” 2020 Int. Symp. Elect. Insul. Mater. (ISEIM) , 2020, hal. 490–493.
[12] C.  Liu  dkk.,  “Flashover  Performance  of  Porcelain  Post  Insulator  with Full-Clad  Booster  Shed,” 2018  IEEE/PES  Transmiss.,  Distrib.  Conf., Expo. (T&D) , 2018, hal. 1–5, doi: 10.1109/TDC.2018.8440283.
[13] H. Ye, Z. Zhong, dan R. Liu, “Research on Insulator Creepage Distance Measurement Based on Edge Detection,” 2019  IEEE  3rd  Inf.  Technol. Netw. Electron., Automat. Control Conf. (ITNEC) , 2019, hal. 2219–2223, doi: 10.1109/ITNEC.2019.8729175.
[14] H. Ye, R. Liu, dan X. Cheng, “Research on Insulator Creepage Distance Measurement Based on Feature Extraction,” 2019 6th Int. Conf. Inf. Sci.,
Control Eng. (ICISCE) , 2019, hal. 1127–1130, doi: 10.1109/ICISCE48695.2019.00227.
[15] D.A.  Sulistyanto,  H.  Hermawan,  dan  A.  Syakur,  “Analisis  Arus  Bocor dan Tegangan Flashover pada Isolator Suspensi 20 KV 3 Sirip dengan 4 Tipe Sirip Berbahan Polimer Resin Epoksi Silane Silika,” Transient: J. Ilm.  Tek.  Elekt. ,  Vol.  1,  No.  4,  hal.  226–232,  Des.  2012,  doi: 10.14710/TRANSIENT.V1I4.226-232.
[16] L. Ming, L. Yangyang, dan H. Jianlin, “Influence of Sheds Damage on the  AC  Pollution  Flashover  Performance  of  Different  Voltage  Class Composite  Insulators,” IEEE  Access ,  Vol.  8,  hal.  84713–84719,  Apr. 2020, doi: 10.1109/ACCESS.2020.2991117.
[17] H. Li, Y. Song, G. Liu, dan Y. Liu, “Study on the Different Law Between NSDD  and  ESDD  in  Natural  Environment,” 2009  IEEE  9th  Int.  Conf. Prop., Appl. Dielectr. Mater. , 2009, hal. 690–692, doi: 10.1109/ICPADM.2009.5252337.
[18] IEC,  Jenewa,  Swiss.  Selection  and  Dimensioning  of  High-Voltage Insulators  Intended  for  Use  in  Polluted  Conditions-Part  1:  Definitions, Information and General Principles, (2008). Tanggal akses: 22-Nov-2022. [Online]. https://webstore.iec.ch/publication/3573
[19] A.  Banik,  S.  Dalai,  dan  B.  Chatterjee,  “Condition  Monitoring  of Overhead Line Insulator by Measuring Surface Leakage Current,” 2014 Annu.  IEEE  India  Conf.  (INDICON) ,  2014,  hal.  1–5,  doi: 10.1109/INDICON.2014.7030540.
[20] J.  Dey,  S.  Dutta,  A.  Baral,  dan  S.  Chakravorti,  “Leakage  Current Monitoring  of  Suspension  Insulator  for  Effective  Determination  of ESDD,” 2019  8th  Int.  Conf.  Power  Syst.  (ICPS) ,  2019,  hal.  1–6,  doi: 10.1109/ICPS48983.2019.9067562.
[21] C. Xuezhen dkk., “Natural Pollution Characteristics Analysis  of XP-70 Insulators  Based  on  ESDD  and  Microscopic  Particle  Image  Analysis Method,” 2020 Tsinghua - HUST-IET Elect. Eng. Acad. Forum , 2020, hal. 1–8, doi: 10.1049/cp.2020.0007.
[22] E.A. Feilat dan A. Al-Maqrashi, “ESDD- and DDDG-Based Assessment of Insulator Pollution Levels in Oman,” 2011 IEEE GCC Conf., Exhib.
(GCC) , 2011, hal. 593–596, doi: 10.1109/IEEEGCC.2011.5752602.
[23] W. Shi dkk., “Analysis on the Natural Pollution Characteristics of Metal- Oxide Surge Arrester with Different External Insulation Material,” 2020 5th Asia Conf. Power, Elect. Eng. (ACPEE) , 2020, hal. 2237–2241, doi: 10.1109/ACPEE48638.2020.9136496.
[24] Z.  Yan,  Y.  Wang,  R.  Huang,  dan  L.  Tian,  “Study  on  Natural Contamination  Depositing  Characteristics  of  Insulator  of  EHV Transmission Line in High Altitude Salt Lake Area,” 2019 IEEE 3rd Int. Elect., Energy Conf. (CIEEC) , 2019, hal. 979–984, doi: 10.1109/CIEEC47146.2019.CIEEC-2019370.
[25] S.  Gao  dkk.,  “Study  on  the  Surface  Contamination  of  Insulators  with Laser-Induced  Breakdown  Spectroscopy  Technique,” 2018  Int.  Conf. Power  Syst.  Technol.  (POWERCON) ,  2018,  hal.  3417–3422,  doi: 10.1109/POWERCON.2018.8601766.
[26] R.  Vinothkumar,  G.  Kannayeram,  dan  G.  Shunmugalakshmi, “Investigation of Natural and Artificial Contamination on Various Types of  Insulators,” 2015  Int.  Conf.  Innov.  Inf.  Embed.,  and  Commun.  Syst. (ICIIECS) , 2015, hal. 1–6. doi: 10.1109/ICIIECS.2015.7192933.
[27] N.L. Praba dan L. Kalaivani, “Analysing the Performance for Outer Shed Insulator  with  Non-Uniform  Pollution,” 2019  Fifth  Int.  Conf.  Elect. Energy Syst. (ICEES) , 2019, hal. 1–4. doi: 10.1109/ICEES.2019.8719285.